• РЕГИСТРАЦИЯ
Болт
21 сентября 2016 г. 10:54 4778 9 15.00

Маглев: неизвестная история в России

Магнитная левитация с каждым годом активнее приходит на транспорт – в этом году запущена соответствующая система в Корее, применение магнитной левитации планируется в рамках проектов Hyperloop. При этом идея использования вакуумной трубы для повышения скоростей появилась в начале XX века в далеком городе в Сибири, а созданные в России модели подвижного состава – магнитопланов – оказали существенное влияние на мировые практические подходы к реализации маглев-проектов.

Рождение идеи

Российская история транспортных систем с применением технологии магнитной левитации началась в 1911 году. Тогда профессор Томского технологического института Борис Вайнберг изобрел поезд на электромагнитном подвесе, приводимый в движение линейным синхронным электродвигателем. Использование электромагнитов позволяло реализовывать усилия, необходимые для поддержания на весу вагонов с пассажирами. Это показало, что магнитопланы − это не только экспериментальные образцы, предназначенные для научных изысканий, а возможное реальное транспортное средство.

В том же году Вайнбергом была построена экспериментальная стендовая установка, которая включала небольшой вагончик весом 10 кг, перемещавшийся по 20-метровому кольцевому путепроводу из медной трубы диаметром 32 см. Капсула-вагон подвешивалась под электромагнитами, которые передавали ее по цепочке от одного к другом. В 1911-1913 года на этом стенде были проведены успешные опыты, что является значительным достижением в условиях отсутствия в начале XX века силовой полупроводниковой электроники.

Установка Бориса Вайнберга для исследований магнитной дороги

Также был разработан проект натурной экспериментальной трассы, на которой предполагалось достичь скорости 800-1000 км/ч. Для разгона и торможения возле каждой станции предполагалось соорудить дополнительные линейные двигатели длиной около 3 км. Вагоны должны были двигаться внутри балки, представляющей собой полую трубу. Для снижения сопротивления воздуха на скорости, близкой к звуковой, было предусмотрено создавать в трубе разрежение.

К реализации проекта трассы Вейнберга не приступили в связи с рядом технических, экономических и политических причин: так, в 1914 году началась Первая мировая война. К теме использования магнитной левитации на транспорте в России возвратились только через полвека.

Первые практические шаги в СССР

Переход к практической реализации проектов маглева в России происходит в 70-е годы XX века, когда целый ряд исследовательских организаций начал проводить научные изыскания в этой области. Финансирование работ осуществлялось в рамках Государственной научно-технической программы СССР.

В работах над маглевом принимали участие множество исследовательских организаций, многие из которых представляли свой взгляд на использование магнитной левитации на транспорте, а также свои разработки. Фактически отправной точкой в истории технологии магнитной левитации в СССР является проект Киевского политехнического института, на основе которого в 1967 году для торгово-промышленной ярмарки в Киеве была построена и пущена в эксплуатацию первая в мире трасса с линейным двигателем . Эта демонстрационная дорога просуществовала до 1971 года и вызвала международный интерес: так, с трассой приезжала знакомиться делегация Министерства транспорта ФРГ. На основе специалистов-энтузиастов, занимавшихся этим проектом, в 1971 году было создано Опытное конструкторское бюро линейных электродвигателей (ОКБ ЛЭД), которое продолжило заниматься соответствующими исследовательскими и конструкторскими работами вплоть до распада СССР.

Первая в мире рельсовая дорога с линейным тяговым двигателем, конец 60-х, Киев, СССР

Также в 80-е годы в Физико-энергетическом институте Академии Наук Латвийской ССР был создан проект маглева для перевозок со скоростью 500 км/ч. Вагон предполагалось создать на базе фюзеляжа транспортного самолета Ил-18. Согласно проекту, вагон должен был весить 40 т и вмещать 100 пассажиров. Под полом вагона должны были размещаться криостаты со сверхпроводниковыми магнитами, которые соединялись с кузовом через рессорное подвешивание, так как при скорости 500 км/ч возмущения от пути невозможно гасить только с помощью зазора в магнитном подвесе.

Преобразователи частоты должны были управляться бортовым компьютером. Во время стоянки и перемещения в депо или на экипировочные участки движение вагона предполагалось осуществлять по рельсам с колеей 3 м при помощи колес, которые убирались на перегоне. На эти же колеса экипаж должен был «приземляться» при аварии системы маглева. Разработчиками была построена экспериментальная модель с вагонами массой 3,2 кг.

Проекты для городской среды

Решение о строительстве первой в СССР линии маглева, предназначенного для постоянной коммерческой эксплуатации, было принято в 1976 году. Ее планировали построить в столице Казахстанской ССР – Алма-Ате – и связать таким образом центр города с новыми микрорайонами.

Курировать реализацию проекта стал специально созданный Инженерно-научный центр «Транспорт электромагнитный пассажирский» (ИНЦ ТЭМП), который в дальнейшем выполнял функцию головной организации в СССР и затем в России по государственной научно-технической программе «Высокоскоростной экологически чистый транспорт». Транспортные системы, разрабатываемые ИНЦ ТЭМП, рассчитывались на перевозку 15-20 тысяч пассажиров в час при скорости сообщения до 60 км/ч (максимальной − 150 км/ч) в условиях города и до 50 миллионов пассажиров в год при скорости сообщения 120 км/ч (максимальная − 250 км/ч в условиях пригорода). Интервалы движения поездов были сопоставимы с интервалами движения городского транспорта (от 1,5 до 10 минут). Протяженность трассы в условиях города не должна была превышать 30 км, а в условиях пригорода − 150 км. Выбранная стратегия позволила предлагать строительство таких систем вместо метрополитена для городов с населением менее одного миллиона человек (в городах-миллионниках же создавалась сеть метрополитена).

Уже в 1979 году началась опытная эксплуатация оборудованного постоянными магнитами и линейным электроприводом вагона ТП-01 на участке длиной 36 м в Москве (рис. 3). Постоянные магниты были уложены в днище вагона в 24 параллельных ряда. Поперечная устойчивость вагона обеспечивалась колесами. ТП-01 вмещал 35 человек, его длина составляла 9 м, вес – 8 тонн, левитационный зазор − 10-20 мм (примечание: разные значения в различных источниках). Для этого проекта в 1978-1979 годах в ОКБ ЛЭД была произведена и успешно испытана опытная партия линейных двигателей.

Первый в СССР вагон с системой магнитной левитации и линейным электроприводом

На специальном полигоне под Москвой, в городе Раменское, в 1980-1985 годах продолжались испытания системы электромагнитного подвеса и линейного электропривода. В эти годы были созданы стенды, трасса увеличена до 850 м, построены экспериментальные транспортные установки ТП-02 и ТП-03 массой до 3 т. Для отработки линейного тягового электропривода с преобразователем частоты и напряжения был создан вагон-лаборатория ТП-04.

Завершить строительство первой очереди трассы магнитоплана в Алма-Ате планировалось в первой половине 80-х годов, но она по разным причинам так и не была построена. Более того, в 1981 году численность населения в городе достигла 1 миллиона и началось строительство более престижного транспорта – метро. Реализация проекта в Казахстане была прекращена несмотря на то, что был уже проведен значительный объем работ. Однако работы над проектами маглева в ИНЦ ТЭМП продолжались.

Так, во второй половине 80-х на полигоне в Раменском был завершен 600-метровый опытный участок монорельсовой магнитолевитационной дороги. Следующий вагон с применением технологии маглева – ТП-05 − имел электромагнитное подвешивание с экипажной частью, охватывающей балку (рис. 4). Таким образом, ТП-05 был аналогичен вагону немецкого Transrapid. Вместимость вагона составляла 18 человек, полная масса – 12 т. Первый успешный пуск нового вагона был осуществлен 25 февраля 1986 года.

Вагон ТП-05 с электромагнитной левитацией и линейным электроприводом на экспериментальном полигоне в Раменском

Вагон испытывался на полигоне в Раменском на протяжении всего 1986 года. За это время его посетили специалисты из Германии, США, Италии, Южной Кореи, Австралии и других стран, все делегации отмечали высокий уровень проводимых работ. Стоит отметить, что в это время только в Германии и Японии проходили испытания экспериментальных систем маглева. Таким образом, подмосковный полигон стал третьим в мире специализированным полигоном по изучению технологий магнитной левитации.

Работа по данному проекту (после отказа от ветки в Алма-Ате) шли в соответствии с государственной программой, основной задачей которой было создание в Армении на участке Ереван – Абовян к 1990 году первой очереди опытно-эксплуатационной пассажирской транспортной системы маглева протяженностью 3,2 км. В рамках нее координировалась деятельность более 40 организаций и предприятий, более 10 министерств и ведомств, имеющих опыт работы по транспорту на магнитном подвесе. Однако 7 декабря 1988 года в Армении произошло катастрофическое землетрясение, повлекшее за собой многочисленные жертвы и разрушения. Все силы и средства строительной отрасли Армении были брошены на ликвидацию его последствий. В результате, финансирование работ по проекту было прекращено, а начатое строительство законсервировано.

Маглев для дальних сообщений

Параллельно проекту магнитоплана для внутригородского пассажирского сообщения шли изыскания в направлении применения технологий магнитной левитации и в дальних перевозках. Так, в 1977-1978 годах в Москве шла разработка проекта «Труба 2000» − поезда, способного разгоняться в специальной трубе с разреженным воздухом до скорости в 2000 км/ч. Ожидалось, что такой поезд будет конкурировать с самолетами.

Однако основные работы по созданию высокоскоростного маглева (скорость до 500 км/ч) для междугороднего сообщения велись во Всесоюзном научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта Министерства путей сообщения (ВНИИЖТ МПС, с 2008 года - АО "ВНИИЖТ")  и Всесоюзном научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте электровозостроения (ВЭлНИИ)  - специальном инженерном центре, созданном в 1958 году на базе Новочеркасского электровозостроительного завода для проведения научных исследований и разработки схем и конструкций новых электровозов. Главное назначение этих работ − обеспечение перевозок пассажиров по наиболее напряженным направлениям: из Москвы на юг страны (Крымский полуостров, Кавказ), а также из Москвы в Ленинград. При интервале движения в 6 минут суточная провозная способность должна была достигнуть 100 тыс. пассажиров.

К 1980 году на экспериментальной базе ВЭлНИИ были созданы опытные установки, стенды и натурные образцы основных систем для магнитолевитационного транспорта. Целым рядом исследовательских центров, которые координировал ВЭлНИИ, в 70-е годы был выполнен большой объем теоретических и практических исследований. Так, в Ленинградском политехническом институте проводились изыскания по подвешиванию и линейным двигателям, в Днепропетровске в рамках отделения Академии Наук Украинской СССР разрабатывался криостат и сверхпроводящий электромагнит для электродинамического подвеса. В 1980 году ОКБ ЛЭД создало для ВЭлНИИ опытные образцы односторонних линейных асинхронных двигателей мощностью 800 кВт, не имеющих мировых аналогов и рассчитанных на номинальную скорость 400 км/ч. Политехнический институт в Ереване (Армения) построил полигон для испытаний магнитоплана вдоль реки Раздан (прекратил работу в связи с землетрясением в 1988 году), в Омске также был построен полигон для испытаний систем токосъема при высоких скоростях.

К 1979 году в ВЭлНИИ был сделан проект полномасштабного транспортного средства – магнитолета со сверхпроводниковыми магнитами. Планировалось, что поезд будет состоять из 10 вагонов на 75 мест каждый, масса каждого вагона должна была составлять 40 т. До скорости менее 60-80 км/ч поезд должен был двигаться на пневмоколесном шасси, которое затем убиралось по аналогии с шасси самолета. Для решения задачи токосъема на высоких скоростях велись разработки плазменного токосъемника (электродугового) и комбинированного, контактно-плазменного. В ходе этих работ в ОКБ ЛЭД была предложена новая концепция магнитоплана. В основу концепции была положена дискретная структура многоиндукторного одностороннего линейного двигателя с эластичными механическими связями между элементарными индукторами. Это позволило создать многофункциональную систему подвешивания, которая одновременно обеспечивала тягу, подвеску и, частично, боковую стабилизацию магнитоплана. Изготовленный образец весом 5 т успешно прошел испытания и был передан ВЭлНИИ.

Ходовая часть магнитоплана ВЭлНИИ без кузова

Жизнь проектов в 90-е годы

Дальнейшее развитие маглев в России получил в 1991 году, когда была утверждена государственная научно-техническая программа на период 1991-2005 годов по развитию высоскоростного экологически чистого транспорта, которая включала направление разработок транспортных средств на магнитном подвесе. В рамках нее планировалось в 1992 году разработать технико-экономическое обоснование строительства транспортной системы Москва − аэропорт Шереметьево. Ввод в эксплуатацию экспериментального участка был запланирован на 1995 год, а в 1997 году было намечено окончание строительства всей трассы. Протяженность линии должна была составить 35 км, максимальная конструктивная скорость движения – 250 км/ч, время доставки пассажира – 15-20 минут.

Существенные достижения были достигнуты в ВЭлНИИ и в устройстве магнитоплана –был разработан проект нового вагона В-250 (рис. 6). Устройства тяги и подвеса вагона располагались под козырьком путевой балки, чтобы снизить влияние снега и гололеда. Этим проект В-250 существенно отличался от зарубежных конструкций, у которых путевой элемент линейного двигателя располагался сверху балки, а поскольку зазор между ним и индуктором должен быть очень малым, то небольшое скопление снега или наледь могли просто привести к аварии.

Конструктивная схема вагона В-250 (ИНЦ ТЭМП, 1990-1992 гг.)

Таким образом, в 1993 году в России были все предпосылки для создания коммерческих систем маглев, а также теоретическая база для реализации проектов транспорта в вакуумной трубе. Но распад СССР, разрыв экономических связей и экономический кризис привели, к тому, что со второй половины 1993 года централизованное финансирование данного направления было свернуто, а работы прекращены, несмотря на высокую степень проработки технологий.

Однако деятельность ИНЦ ТЭМП продолжалась, но было в основном направлена на создание и совершенствование линейного асинхронного электропривода. Так, наработки центра использованы в системе монорельса в Москве, эксплуатация которой была запущена в 2004 году. Стоит отметить, что система эффективно работает в сложных климатических условиях – низкие температуры зимой, снег, гололед. Также такие электроприводы внедряются на высокотехнологичных производствах, так как практически не генерируют пыли. Достижения России в сфере магнитной левитации нашли свои применение и за рубежом, в частности, в маглев-поездах Transrapid, которые обеспечивают пассажирское сообщение в Шанхае между аэропортом и центром города.

В статье использованы материалы:

1. Антонов Ю.Ф., Зайцев А.А., Магнитолевитационная транспортная технология / Под ред. В.А. Гапановича. – М.: Физматлит, 2014. – 476 с.

2. Izmerov.narod.ru

3. Mag-lev.narod.ru

Машиностроение и технологии

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Купол выдавил из Кремля всемогущих чёрных людей

    Это не рассказы о туннелях, проложенных неизвестно кем через все континенты и под дном океанов. Об этих тайнах можно почитать в других источниках. И о гигантских суммах, что были потрачены в СССР, а потом в России и США на подземные сооружения и их обслуживание. Речь идет об ином подходе и иному взгляду на нашу действительность, которая хлеще любой фантастики и голлив...
    -->
    570

    Тяжелый экраноплан возвращается: в России идут испытания

    Даже беглого взгляда на карту России достаточно для понимания, что автобанами всю эту территорию не застроишь. Но даже если поставить такую цель, то потом будет крайне сложно поддерживать инфраструктуру в надлежащем состоянии десятилетиями. Пример США это наглядно доказывает, а ведь они гораздо компактней России.Поэтому неудивительно, что в октябре 201...
    -->
    280

    На двигателях проекта «Кортеж» полетят самолеты

    Не секрет, что двигатели (моторы) автомобильного проекта «Кортеж» являются самым современным в Российской Федерации. Теперь их хотят приспособить к самолетам. Об этом сообщил Михаил Горлин, являющийся генеральным директором ЦИАМ, специализирующимся на авиационном моторостроении.Нужно уточнить, что для автомобилей представительского класса российскими с...
    -->
    408
    Ramires 16 октября 17:57

    Новые воздушно-алюминиевые батареи: еще одна дешевая и безопасная альтернатива литию

    Новая разработка ученых южно-корейского технологического института UNIST позволит комплектовать электромобили более производительными аккумуляторами по сравнению с автомобилями на традиционных видах топлива. В предложенной концепции пользователям не придется тратить много времени на зарядку аккумуляторных блоков, что сейчас считается одним из главных недостатков машин...
    -->
    259
    Awgust 16 октября 16:07

    Передовые технологии: в ЦАГИ проводят испытания тяжёлого транспортного экранолёта

    В начале октября 2018 года специалисты Центрального аэрогидродинамического института им. Жуковского (ЦАГИ) начали испытания масштабной модели транспортного самолёта интегральной схемы. Экранолёт обладает уникальной в своём роде компоновкой: перспективное воздушное судно имеет совмещённое с фюзеляжем крыло, что позволит производить оптимальную компоновку полезной нагру...
    -->
    638
    Александр Нефедов 12 октября 10:15

    Человек 010283, или "Вкалывать будут роботы, а не человек..."

    А так ли уж это хорошо, решает каждый сам.Предлагаю  фельетон, с которым я ознакомился давно, читая книгу Виктора Пикелиса, "Кибернетическая смесь" Что такое "Не Г., не М, и не С", можно прочитать еще здесь: https://www.e-reading.by/bookreader.php/19773/Dikson_-_Perfokarty_ne_obsuzhday...
    -->
    236
    Ramires 11 октября 12:02

    Батарейный комплекс Tesla потеснил газовую генерацию Австралии

    Аккумуляторный комплекс Tesla Powerpack мощностью 129 МВт*ч в Южной Австралии уже оказывает существенное влияние на рынки электроэнергии в регионе. За время работы комплекса под названием Hornsdale Power Reserve сетевой оператор Neoen получил экономию в 25 млн долларов.При этом появление такого серьезного источника энергии создало проблему для небольших газовых электр...
    -->
    122
    Ramires 11 октября 11:28

    Предел КПД солнечных элементов можно поднять до 40%

    Одним из важнейших параметров солнечных панелей является эффективность. Она показывает, какой процент поглощаемой солнечной энергии превращается в электрическую. В теории предел для кремниевых солнечных батарей составляет 29,3%, но ученые из исследовательского центра им. Гельмгольца (HZB) полагают, что это ограничение можно обойти за счет включения в солнечную ячейку ...
    -->
    104
    Ramires 10 октября 14:32

    Как повысить эффективность ветряных электростанций придумали ученые США

    Гигантские ветровые турбины впечатляют и гипнотизируют своим видом. Они вдохновляют возможностью получения огромного количества экологически чистой электроэнергии, но инженеры уверены в возможности повышения их производительности.Ветряки электростанций перестали быть экзотикой по обе стороны Атлантики, и сейчас их редко можно увидеть поодиночке: бум зеленой энергетики...
    -->
    244
    Ramires 3 октября 21:14

    Созданы перовскитные солнечные элементы с эффективностью кремниевых

    Солнечная энергия долгие годы считается наиболее перспективной заменой ископаемому топливу, но для масштабного перехода на нее, технология преобразования светового излучения в электричество должна быть максимально производительной и сравнительно недорогой.Ученые с кафедры энергетических материалов из Университета Окинавы (OIST) уверены, что нашли инновационный способ ...
    -->
    311
    Ramires 3 октября 20:43

    Разработана солнечная панель «три в одном»

    Ученые США и Саудовской Аравии создали комбинированную солнечную батарею, которой можно было бы назвать «три в одном». Агрегат разработан сотрудниками Университета Висконсин-Мэдисон в партнерстве с Университетом короля Абдуллы (KAUST).Результаты их исследований были опубликованы в журнале Chem. Разработанная американскими и саудовскими учеными батарея имеет три режима...
    -->
    246
    Ramires 3 октября 11:49

    Мощнейшая в мире ветровая турбина MHI Vestas выдаст 10 МВт энергии

    Прошло менее года с момента установки крупнейшего в мире ветряка MHI Vestas мощностью более 8 МВт в заливе Абердин, на северо-востоке Шотландии. Теперь же компания заявила о своем новом рекорде в ветроэнергетической отрасли – 10-мегаваттной турбине.MHI Vestas Offshore Wind запустила устройство, которое она описывает как «первую коммерчески доступную ветряную турбину с...
    -->
    209
    Ramires 3 октября 11:41

    Дешевые цинк-воздушные батареи - реальная альтернатива литию

    Несколько дней назад американская компания NantEnergy на выставке One Planet Summit в Нью-Йорке представила свою новую цинк-воздушную батарею. По сравнению с обычными литий-ионными, такие источники питания предлагают более дешевую энергию с более длительным ресурсом работы. Также им присущ меньший риск перегрева и возгорания, поэтому при их использовании отпадает необ...
    -->
    224
    Sage 2 октября 16:01

    Теперь можно читать мысли по проводам: впервые продемонстрирована прямая связь между мозгом и мозгом.

    Нейробиологи успешно смогли установить дистанционную трехстороннюю связь между нервными системами трех разных, удаленных и не видящих друг друга людей, которые, тем не менее, смогли передавать друг другу по проводам простые мысли. Во всяком случае, они успешно смогли играть в игру в стиле Тетрис. В планах исследователей создать подобную систему, работаю...
    -->
    1040
    Валентин Авраменко 1 октября 21:32

    Битва экипировок будущего: «Ратник-3» против «американца» TALOS

    Читатели постарше, наверное, помнят времена в конце 80-х, когда в любом сравнении отечественной и импортной продукции, говорить о преимуществе отечественной было дурным тоном, а в девяностых даже сравнивать было нечего.И вот, как-то исподволь, незаметно, тональность изменилась. У России появились вещи, не просто созданные на уровне мировых стандартов, но зачастую даже...
    -->
    1237
    Star Fire 1 октября 19:15

    В РФ разрабатывается пассажирский самолёт на водороде

    Центральный аэрогидродинамический институт им. Жуковского ведет совместную разработку проекта пассажирского гиперзвукового самолета с двигателями на жидком водороде, передает ТАСС сообщение директора ЦАГИ Кирилла Сыпало.Он рассказал, что работы ведутся совместно с европейским сообществом в рамках проекта RUMBLE, а также отдельно с КБ «Туполева» и Москов...
    -->
    176
    Sage 1 октября 13:43

    Финны придумали, как обеспечить пропитанием растущее население мира.

    Чем мы будем питаться, если мясоедство станет невозможным по экологическим причинам, а полей не будет хватать для прокорма растущего населения? Нас ждет переворот, сравнимый по своим масштабам с возникновением сельского хозяйства.Сначала была корова. В будущем будет биореактор.В биореакторе можно производить молочные протеины при помощи микробов. В 2018...
    -->
    1158
    adeptdao Стёб
    30 сентября 11:07

    Как теперь жить? Без иконы-то? :))

    Основатель Tesla Илон Маск и комиссия по ценным бумагам и биржам США (SEC) урегулировали в досудебном порядке предъявленные ему обвинения в мошенничестве из-за заявлений о намерении сделать компанию непубличной, сообщается в заявлении SEC.РИА Новостииииииии.............Маск останется руководителем компании Tesla, однако должен будет отказаться от поста председателя со...
    -->
    455
    Star Fire 27 сентября 19:15

    F/A-XX – шестое поколение истребителей США

    Ударная авиация является наиболее перспективным видом техники. Поскольку тенденции ведения военных действий меняется, упор теперь делается на ракетное вооружение воздушного базирования, развитые в военном плане страны стремятся качественно обновлять свои образцы ударной авиации. В данном аспекте главными лидерами по праву считаются Россия и США. Америка...
    -->
    327
    Sage 19 сентября 17:06

    Митио Каку: Человек станет межпланетным существом.

    Физик-теоретик Митио Каку дает очень интересные прогнозы, касательно будущего чеоловечества и новейших технологий. Американский физик-теоретик японского происхождения уверен, что мы не одни во Вселенной, просто инопланетянам люди неинтересны. Ученый утверждает, что ИИ может стать таким же умным, как обезьяна, и это может представлять опасность. А люди в ...
    -->
    936
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика